WO2003016798A2 - Refrigeration device and operating method for a refrigeration device - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration device with two temperature zones cooled by evaporators arranged in a common refrigerant circuit and to a method for operating such a refrigeration device.
  • the increased air flow rate also increases the heat exchange between the cold room and the evaporator provided for cooling it. That the evaporation temperature of a refrigerant circulating in the evaporator rises, and the cooling capacity of the evaporator is greater with an unchanged evaporator geometry than with a refrigeration device without a fan.
  • a fan for preventing condensation is to be used in a refrigerator with two temperature zones in which the two temperature zones are cooled by evaporators arranged in a common refrigerant circuit. Since the same refrigerant flow flows through both evaporators one after the other, depending on whether the refrigerant circuit is running or not, they can only cool or not cool both at the same time. Refrigerators with a refrigerant circuit and two different temperature zones are generally only controlled by a thermostat in one of the zones. This is usually in the higher temperature zone. The temperature in the second, colder zone then inevitably depends on the thermostat setting or on the running time of the refrigerant circuit, which is necessary to maintain the desired temperature in the first zone.
  • the temperature in the second zone can be “set” to a certain extent by suitable dimensioning of the heat exchangers, but in any case it depends on the running time of the refrigerant circuit, which is necessary to maintain the target temperature in the first temperature zone, ie the temperature in the second zone is influenced by the same parameters as in the first zone and depends on the thermostat setting selected there.
  • the influencing variables essentially include the ambient temperature to provide the cold zone with sufficient cold.
  • a solution known from EP-0-959 311 is to provide a heating element in the higher-temperature zone, which in the In the event that a temperature recorded in the lower temperature zone exceeds a predetermined limit value, is operated so as to artificially bring about an additional heat input into the zone of higher temperature, which then leads to the refrigerant circuit being started in order to bring both zones together into one to cool the desired temperature range.
  • this method is not entirely satisfactory since it leads to an increased power consumption by the refrigeration device.
  • the object of the present invention is to specify an operating method for a refrigeration device and a refrigeration device which allow the operation of a fan in a temperature zone of the refrigeration device without the dimensions of the evaporator in this zone having to be excessively reduced.
  • This object is achieved by a method having the features of claim 1 and a refrigeration device having the features of claim 8.
  • the fan runs only in the stationary phases of the refrigerant circuit. Compared to a conventional thermostat-controlled refrigeration device with two temperature zones cooled by a refrigerant circuit, this solution requires practically no additional control effort.
  • the blower and the refrigerant circuit run at the same time, but the proportion of the operating time of the refrigeration device in which this is the case is determined as a function of the ambient temperature of the refrigeration device. This proportion is preferably set the greater the higher the ambient temperature.
  • the temperatures in the two temperature zones are decoupled from one another to a certain extent; in the case of high ambient temperatures, where the heat input from the outside into both temperature zones is high and the runtimes of the coolant circuit necessary to maintain a target temperature in the warmer temperature zone so long are that there is a risk of hypothermia in the colder zone, running the refrigerant circuit and the fan at the same time improves the efficiency of the evaporator, so that the required runtimes of the refrigerant circuit are shorter than without fan operation.
  • the refrigerant circuit and the fan run with little or no overlap, so that long runtimes of the refrigerant circuit are achieved, which also suffice for sufficient cooling in the lower temperature zone.
  • Another, alternative or additional possibility is to record the temperatures in both temperature zones of the refrigeration device, one of the temperatures recorded in this way to determine the running phases of the refrigerant circuit and the other temperature to determine the proportion of the operating time of the refrigeration device in the blower and the refrigerant circuit are running at the same time.
  • Figure 1 is a block diagram of a refrigerator according to a first, simple embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is an analog block diagram of a refrigeration device that illustrates further developed embodiments of the invention
  • FIG. 3 is a time diagram illustrating the running times of the refrigerant circuit and the fan of a refrigeration device according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a flowchart of a control method carried out by the control unit of the refrigeration device from FIG. 2.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a combination refrigerator on which the present invention is implemented.
  • a refrigerator compartment 1 and a freezer compartment 2 form two temperature zones of the refrigerator.
  • a refrigerant circuit comprises a compressor 3, which pumps a compressed refrigerant in succession through two evaporators 4, 5 of the freezer compartment 2 and the refrigerator compartment 1, as well as a heat exchanger 6, which is used in the steamers 4, 5 passes through relaxed coolant before it re-enters the compressor 3.
  • the operation of the compressor 3 is controlled by a switch 8, the switching position of which is controlled by a temperature sensor 7 arranged in the cooling compartment 1.
  • the switch 8 has two switch positions, the compressor 3 being supplied with current in one of the two positions and a blower 9 arranged in the cooling compartment 1 in the other.
  • the switch 8 ensures that the compressor 3 and blower 9 never, but at the same time run exactly in push-pull. Therefore, while the refrigerant circuit is running, slow air flows that may be caused by convection occur in the refrigerator compartment, so that the effectiveness of the evaporator 5 is the same as if the fan 9 were not present.
  • the evaporator 5 can therefore have a large area, and there is no danger that an unskillful distribution of refrigerated goods in the refrigerator compartment 1 will largely block and render the evaporator 5 ineffective.
  • the fan 9 runs, so that undesirable dewing of storage surfaces and refrigerated goods in the cooling compartment 1 is effectively avoided.
  • the switch 8 is replaced by a control unit 10.
  • This control unit 10 together with a temperature sensor 7 arranged in the cooling compartment 1, performs the function of the thermostat 7 and the switch 8 of the embodiment from FIG. 1.
  • the control unit 10 is also connected to an outside temperature sensor 12 and / or a freezer compartment temperature sensor 13. Since both temperature sensors 12, 13 need not be present at the same time, the connections between these sensors and the control unit 10 are shown in dashed lines in the figure.
  • the variant is first considered in which the refrigerator compartment temperature sensor 7 and the outside temperature sensor 12 are present.
  • FIG. 3 schematically shows running and standing phases of the refrigerant circuit (line a) and the blower (line b) for three different outside temperature values Ta, Tb, Tc, as shown in line c, for this embodiment.
  • this duty cycle d can finally reach the value 1, i.e. the blower 9 runs continuously, regardless of whether the compressor 3 is running or not.
  • Suitable values for d as a function of the outside temperature can be determined experimentally and e.g. be stored in the form of a table in the control unit 10.
  • a starting value d 0 is determined for the duty cycle d in step S1. This value can be chosen arbitrarily, since it converges to a favorable value during the operation of the refrigerator.
  • step S6 the duty cycle d is decremented in step S7 in order to achieve exactly this.
  • step S8 the pulse duty factor d is incremented in step S9. If the temperature T 2 in the interval [T 2 " , T 2 + ] , the duty cycle d is correct and remains unchanged.
  • Control then returns to step S2.
  • the pulse duty factor d converges to a value which ensures adequate cooling of the freezer compartment, and if e.g. the cooling requirement of the freezer compartment changes as a result of a change in the ambient temperature, the duty cycle d is automatically adjusted to this changed requirement.
  • the increment or increment in step S9 or S7 can be set in proportion to the difference between T 2 and a temperature in the interval [T 2 " , T 2 + ], for example (T 2 " + T 2 + ) / 2, in order to achieve a rapid convergence of d in the case of strong set deviations and a sensitive control in the case of small set deviations, which does not lead to oscillations of d.
  • the refrigerator can equip the refrigerator with both the outside temperature sensor 12 and the freezer compartment temperature sensor 13.
  • the control unit 10 can set the appropriate duty cycle d for this outside temperature and in this way achieve a faster control of the freezer compartment temperature.

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Abstract

The invention relates to a refrigeration device comprising two temperature zones (1, 2) that are cooled by condensers (5, 4), arranged in a common coolant circuit, a first (1) of said zones being equipped with a fan (9). In said device, to maintain the temperatures of the temperature zones (1, 2) within their respective target ranges, the refrigeration circuit is operated intermittently, depending on a temperature that is measured in one of the temperature zones. The fan (9) is also operated intermittently, whereby the operational and non-operational phases of the coolant circuit and the fan are determined in such a way that operational phases of the coolant circuit at least partially coincide with non-operational phases of the fan (9).

Description

Kältegerät und Betriebsverfahren für ein Kältegerät Refrigeration device and operating method for a refrigeration device
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit zwei durch in einem gemeinsamen Kältemittelkreis angeordnete Verdampfer gekühlten Temperaturzonen und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kältegeräts.The present invention relates to a refrigeration device with two temperature zones cooled by evaporators arranged in a common refrigerant circuit and to a method for operating such a refrigeration device.
Bei Kältegeräten gelangt durch Luftaustausch über Türöffnungen Feuchtigkeit in das Innere des Kältegeräts. Diese Feuchtigkeit schlägt sich an Flächen nieder, an denen der Taupunkt unterschritten wird. Bei höherwertig ausgestatteten Kältegeräten kommen vermehrt Glasplatten als Absteilflächen zum Einsatz, an denen sich niederschlagende Feuchtigkeit besonders auffällig sichtbar wird. Ebenso schlägt sich die Feuchtigkeit aber auch an kalter Ware nieder, die dadurch, z.B. wenn sie in Papier eingewickelt ist, unmittelbar beeinträchtigt werden kann. Diese Probleme treten vor allem in Regionen bzw. bei Wetterlagen mit hoher Luftfeuchte bei gemäßigten Temperaturen sowie bei hohen Umgebungstemperaturen, also allgemein hauptsächlich in subtropisch/mediterranem bis tropischem Klima auf. Um eine solche Betauung zu vermeiden bzw. zu begrenzen, werden vermehrt Ventilatoren in die Kühlräume von Kältegeräten eingebaut. Die von diesen erzeugten schnellen Luftströmungen reduzieren die Betauung.In the case of refrigeration devices, moisture gets into the interior of the refrigeration device through the exchange of air through door openings. This moisture condenses on surfaces where the dew point is not reached. In the case of refrigerators with higher-quality equipment, glass plates are increasingly used as partitions, on which precipitation moisture is particularly noticeable. Likewise, the moisture also precipitates on cold goods, which, e.g. if it is wrapped in paper, may be affected immediately. These problems occur especially in regions or in weather conditions with high humidity at moderate temperatures and at high ambient temperatures, i.e. generally mainly in subtropical / Mediterranean to tropical climates. In order to avoid or limit such condensation, fans are increasingly being installed in the cooling rooms of refrigeration devices. The rapid air currents generated by these reduce condensation.
Die durch einen solchen Ventilator erzeugten verstärkten Luftströmungen führen jedoch auch zu einer erhöhten Wärmeübergangszahl an den Oberflächen. So werden Wärme und Feuchtigkeit im Innern des Kühlraums schneller ausgetauscht, was zu einer an sich durchaus erwünschten gleichmäßigeren Verteilung der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit im Kühlraum führt.However, the increased air flows generated by such a fan also lead to an increased heat transfer coefficient on the surfaces. In this way, heat and moisture inside the cold room are exchanged more quickly, which in turn leads to a more even distribution of the temperature and air humidity in the cold room, which is desirable in itself.
Die erhöhte Luftströmungsgeschwindigkeit verstärkt auch den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlraum und dem zu dessen Kühlung vorgesehenen Verdampfer. D.h. die Verdampfungstemperatur des im Verdampfer zirkulierenden ein Kältemittels steigt, und die Kühlleistung des Verdampfers ist bei unveränderter Verdampfergeometrie größer als bei einem Kältegerät ohne Ventilator.The increased air flow rate also increases the heat exchange between the cold room and the evaporator provided for cooling it. That the evaporation temperature of a refrigerant circulating in the evaporator rises, and the cooling capacity of the evaporator is greater with an unchanged evaporator geometry than with a refrigeration device without a fan.
Dies führt zu Problemen, wenn ein Ventilator zum Verhindern des Betauens in einem Kältegerät mit zwei Temperaturzonen eingesetzt werden soll, bei dem die zwei Temperatur- zonen durch in einem gemeinsamen Kältemittelkreis angeordnete Verdampfer gekühlt werden. Da beide Verdampfer von dem gleichen Kältemittelstrom nacheinander durchflössen werden, können sie, je nachdem, ob der Kältemittelkreislauf läuft oder nicht, jeweils nur beide gleichzeitig kühlen bzw. nicht kühlen. Kältegeräte mit einem Kältemittelkreislauf und zwei unterschiedlichen Temperaturzonen werden im allgemeinen nur durch einen Thermostaten in einer der Zonen geregelt. Dieser befindet sich normalerweise in der Zone mit der höheren Temperatur. Die Temperatur in der zweiten, kälteren Zone hängt dann zwangsläufig von der Thermostateinstellung bzw. von der Laufzeit des Kaltemittelkreislaufs ab, die zur Einhaltung der gewünschten Temperatur in der ersten Zone notwendig ist. Durch geeignete Dimensionierung der Wärmetauscher kann die Tempera- tur in der zweiten Zone in gewissem Rahmen „eingestellt" werden, sie hängt aber in jedem Falle von der Laufzeit des Kaltemittelkreislaufs ab, die zur Einhaltung der Solltemperatur in der ersten Temperaturzone notwendig ist. D.h. die Temperatur in der zweiten Zone wird von den gleichen Größen beeinflußt wie die in der ersten Zone und ist abhängig von der dort gewählten Thermostateinstellung. Zu den Einflußgrößen gehört neben der Bedienhäufigkeit und der Beladung im wesentlichen die Umgebungstemperatur. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen reicht die Laufzeit des Kaltemittelkreislaufs nicht mehr aus, um die tiefer temperierte Zone ausreichend mit Kälte zu versorgen.This leads to problems if a fan for preventing condensation is to be used in a refrigerator with two temperature zones in which the two temperature zones are cooled by evaporators arranged in a common refrigerant circuit. Since the same refrigerant flow flows through both evaporators one after the other, depending on whether the refrigerant circuit is running or not, they can only cool or not cool both at the same time. Refrigerators with a refrigerant circuit and two different temperature zones are generally only controlled by a thermostat in one of the zones. This is usually in the higher temperature zone. The temperature in the second, colder zone then inevitably depends on the thermostat setting or on the running time of the refrigerant circuit, which is necessary to maintain the desired temperature in the first zone. The temperature in the second zone can be “set” to a certain extent by suitable dimensioning of the heat exchangers, but in any case it depends on the running time of the refrigerant circuit, which is necessary to maintain the target temperature in the first temperature zone, ie the temperature in the second zone is influenced by the same parameters as in the first zone and depends on the thermostat setting selected there. In addition to the frequency of use and the load, the influencing variables essentially include the ambient temperature to provide the cold zone with sufficient cold.
Wenn nun in der Zone mit der höheren Temperatur ein Ventilator vorgesehen wird, so kann dem bei der Dimensionierung der Verdampfer Rechnung getragen werden, in dem entsprechend der Verbesserung der Wärmeaustauscheffizienz durch die Luftströmung die Abmessungen des Verdampfers der wärmeren Zone reduziert werden. Eine Lösung des oben geschilderten Problems bringt dies jedoch noch nicht. Vielmehr führt eine übermäßige Verkleinerung des Verdampfers zu dem zusätzlichen Problem, dass die effektive Kühl- leistung durch Kühlgut beeinträchtigt werden kann, welches den Strömungsweg der Luft zwischen Ventilator und Verdampfer blockiert. Wenn dies geschieht, verlängern sich die Laufzeiten des Verdampfers, die zum Aufrechterhalten der Solltemperatur in der wärmeren Zone erforderlich sind, die kältere Zone wird unterkühlt, und der Energieverbrauch steigt an.If a fan is now provided in the zone with the higher temperature, this can be taken into account when dimensioning the evaporator by reducing the dimensions of the evaporator of the warmer zone in accordance with the improvement of the heat exchange efficiency by the air flow. However, this does not yet solve the problem described above. Rather, an excessive downsizing of the evaporator leads to the additional problem that the effective cooling performance can be impaired by refrigerated goods, which block the flow path of the air between the fan and evaporator. When this happens, the evaporator runtimes required to maintain the target temperature in the warmer zone are extended, the colder zone is supercooled, and energy consumption increases.
Um auch bei niedrigeren Umgebungstemperaturen die Temperaturen in beiden Temperaturzonen jeweils in einem Sollbereich zu halten, ist ein aus EP-0-959 311 bekannter Lösungsansatz, in der höher temperierten Zone ein Heizelement vorzusehen, das in dem Fall, dass eine in der tieferen Temperaturzone erfasste Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, betrieben wird, um so künstlich einen zusätzlichen Wärmeeintrag in die Zone höherer Temperatur herbeizuführen, welcher dann dazu führt, dass der Kältemittelkreislauf in Gang gesetzt wird, um beide Zonen gemeinsam in einen gewünschten Temperaturbereich zu kühlen. Dieses Verfahren ist jedoch nicht vollauf befriedigend, da es zu einer erhöhten Leistungsaufnahme des Kältegerätes führt.In order to keep the temperatures in both temperature zones in a desired range even at lower ambient temperatures, a solution known from EP-0-959 311 is to provide a heating element in the higher-temperature zone, which in the In the event that a temperature recorded in the lower temperature zone exceeds a predetermined limit value, is operated so as to artificially bring about an additional heat input into the zone of higher temperature, which then leads to the refrigerant circuit being started in order to bring both zones together into one to cool the desired temperature range. However, this method is not entirely satisfactory since it leads to an increased power consumption by the refrigeration device.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Betriebsverfahren für ein Kältegerät und ein Kältegerät anzugeben, die den Betrieb eines Ventilators in einer Temperaturzone des Kältegerätes erlauben, ohne dass dafür die Abmessungen des Verdampfers in dieser Zone übermäßig reduziert werden müssen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Kältegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Durch intermittierenden Betrieb des Gebläses, wobei Standphasen des Gebläses wenigstens teilweise mit Laufphasen des Kaltemittelkreislaufs zusammenfallen, wird erreicht, dass wenigstens während des Zusammenfallens die Effizienz des Wärmeaus- tauschs am Verdampfer die gleiche ist wie in einem Kältegerät ohne Gebläse, in der restlichen Zeit jedoch, die im allgemeinen den überwiegenden Anteil der Betriebszeit des Kältegeräts ausmachen wird, ist das Gebläse jedoch wirksam, um ein Betauen zu vermeiden.The object of the present invention is to specify an operating method for a refrigeration device and a refrigeration device which allow the operation of a fan in a temperature zone of the refrigeration device without the dimensions of the evaporator in this zone having to be excessively reduced. This object is achieved by a method having the features of claim 1 and a refrigeration device having the features of claim 8. By intermittent operation of the blower, where the standing phases of the blower coincide at least partially with running phases of the refrigerant circuit, it is achieved that at least during the collapse the efficiency of the heat exchange on the evaporator is the same as in a refrigerator without a fan, but in the remaining time, which will generally account for the major part of the operating time of the refrigerator, the fan is effective in order to avoid condensation.
Nach einer besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gebläse nur in Standphasen des Kaltemittelkreislaufs läuft. Diese Lösung erfordert im Vergleich zu einem herkömmlichen thermostatgeregelten Kältegerät mit zwei von einem Kältemittelkreislauf gekühlten Temperaturzonen praktisch keinerlei zusätzlichen Regelaufwand.According to a particularly simple embodiment of the invention, it is provided that the fan runs only in the stationary phases of the refrigerant circuit. Compared to a conventional thermostat-controlled refrigeration device with two temperature zones cooled by a refrigerant circuit, this solution requires practically no additional control effort.
Einer weiterentwickelten Ausgestaltung zufolge ist auch die Möglichkeit vorgesehen, dass Gebläse und Kältemittelkreislauf gleichzeitig laufen, allerdings wird der Anteil an der Betriebszeit des Kältegeräts, in dem dies der Fall ist, in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des Kältegeräts festgelegt. Vorzugsweise wird dabei dieser Anteil um so größer festgelegt, je höher die Umgebungstemperatur ist. Auf diese Weise wird in einem ge- wissen Umfang einer Entkopplung der Temperaturen in den beiden Temperaturzonen voneinander erreicht; im Falle hoher Umgebungstemperaturen, wo der Wärmeeintrag von außen in beide Temperaturzonen hoch ist und die zur Aufrechterhaltung einer Solltemperatur in der wärmeren Temperaturzone nötigen Laufzeiten des Kühlmittelkreislaufs so lang sind, dass die Gefahr einer Unterkühlung der kälteren Zone resultiert, wird durch gleichzeitiges Laufen von Kältemittelkreislauf und Gebläse die Effizienz des Verdampfers verbessert, so dass die erforderlichen Laufzeiten des Kaltemittelkreislaufs kürzer sind als ohne Gebläsebetrieb. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen hingegen laufen der Kältemittelkreislauf und das Gebläse mit geringer bis gar keiner Überschneidung, so dass lan- ge Laufzeiten des Kaltemittelkreislaufs erreicht werden, die zur ausreichenden Kühlung auch der niedrigeren Temperaturzone genügen.According to a further developed embodiment, the possibility is also provided that the blower and the refrigerant circuit run at the same time, but the proportion of the operating time of the refrigeration device in which this is the case is determined as a function of the ambient temperature of the refrigeration device. This proportion is preferably set the greater the higher the ambient temperature. In this way, the temperatures in the two temperature zones are decoupled from one another to a certain extent; in the case of high ambient temperatures, where the heat input from the outside into both temperature zones is high and the runtimes of the coolant circuit necessary to maintain a target temperature in the warmer temperature zone so long are that there is a risk of hypothermia in the colder zone, running the refrigerant circuit and the fan at the same time improves the efficiency of the evaporator, so that the required runtimes of the refrigerant circuit are shorter than without fan operation. At low ambient temperatures, on the other hand, the refrigerant circuit and the fan run with little or no overlap, so that long runtimes of the refrigerant circuit are achieved, which also suffice for sufficient cooling in the lower temperature zone.
Eine andere, alternative oder ergänzende Möglichkeit ist, die Temperaturen in beiden Temperaturzonen des Kältegerätes zu erfassen, wobei eine der so erfassten Temperatu- ren zur Festlegung der Laufphasen des Kaltemittelkreislaufs und die andere Temperatur zum Festlegen des Anteils an der Betriebszeit des Kältegeräts, in dem Gebläse und Kältemittelkreislauf gleichzeitig laufen, herangezogen wird.Another, alternative or additional possibility is to record the temperatures in both temperature zones of the refrigeration device, one of the temperatures recorded in this way to determine the running phases of the refrigerant circuit and the other temperature to determine the proportion of the operating time of the refrigeration device in the blower and the refrigerant circuit are running at the same time.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- Schreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the attached figures. Show it:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Kältegeräts gemäß einer ersten, einfachen Ausgestaltung der Erfindung;Figure 1 is a block diagram of a refrigerator according to a first, simple embodiment of the invention.
Fig. 2 ein analoges Blockdiagramm eines Kältegeräts, das weiter entwickelte Ausgestaltungen der Erfindung veranschaulicht;FIG. 2 is an analog block diagram of a refrigeration device that illustrates further developed embodiments of the invention; FIG.
Fig. 3 ein Zeitdiagramm, das Laufzeiten des Kaltemittelkreislaufs und des Gebläses eines Kältegeräts gemäß Fig. 2 darstellt; undFIG. 3 is a time diagram illustrating the running times of the refrigerant circuit and the fan of a refrigeration device according to FIG. 2; and
Fig. 4 ein Flussdiagramm eines von der Steuereinheit des Kältegeräts aus Fig. 2 durchgeführten Steuerverfahrens.FIG. 4 shows a flowchart of a control method carried out by the control unit of the refrigeration device from FIG. 2.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Kombinations-Kältegerätes, an dem die vorliegende Erfindung verwirklicht ist. Ein Kühlfach 1 und ein Gefrierfach 2 bilden zwei Temperaturzonen des Kältegeräts. Ein Kältemittelkreislauf umfasst einen Verdichter 3, der ein verdichtetes Kältemittel nacheinander durch zwei Verdampfer 4, 5 des Gefrierfachs 2 bzw. des Kühlfachs 1 pumpt, sowie einen Wärmetauscher 6, den das in den Ver- dampfern 4, 5 entspannte Kühlmittel durchläuft, bevor es wieder in den Verdichter 3 eintritt. Der Betrieb des Verdichters 3 ist durch einen Schalter 8 gesteuert, dessen Schaltstellung von einem im Kühlfach 1 angeordneten Temperatursensor 7 gesteuert ist. Der Schalter 8 weist zwei Schaltstellungen auf, wobei in einer der beiden Stellungen der Verdichter 3 mit Strom versorgt wird und in der anderen ein im Kühlfach 1 angeordnetes Gebläse 9. Durch den Schalter 8 ist sichergestellt, dass Verdichter 3 und Gebläse 9 niemals gleichzeitig, sondern exakt im Gegentakt laufen. Während der Kältemittelkreislauf läuft, treten im Kühlfach daher allenfalls durch Konvektion verursachte, langsame Luftströmungen auf, so dass die Effektivität des Verdampfers 5 die gleiche ist, wie wenn das Gebläse 9 nicht vorhanden wäre. Der Verdampfer 5 kann daher eine große Fläche aufweisen, und es be- steht keine Gefahr, dass durch eine ungeschickte Verteilung von Kühlgut im Kühlfach 1 der Verdampfer 5 weitgehend blockiert und unwirksam gemacht wird. Andererseits läuft immer dann, wenn der Verdichter 3 ausgeschaltet ist, das Gebläse 9, so dass ein unerwünschtes Betauen von Ablageflächen und Kühlgut im Kühlfach 1 wirksam vermieden wird.Fig. 1 is a schematic representation of a combination refrigerator on which the present invention is implemented. A refrigerator compartment 1 and a freezer compartment 2 form two temperature zones of the refrigerator. A refrigerant circuit comprises a compressor 3, which pumps a compressed refrigerant in succession through two evaporators 4, 5 of the freezer compartment 2 and the refrigerator compartment 1, as well as a heat exchanger 6, which is used in the steamers 4, 5 passes through relaxed coolant before it re-enters the compressor 3. The operation of the compressor 3 is controlled by a switch 8, the switching position of which is controlled by a temperature sensor 7 arranged in the cooling compartment 1. The switch 8 has two switch positions, the compressor 3 being supplied with current in one of the two positions and a blower 9 arranged in the cooling compartment 1 in the other. The switch 8 ensures that the compressor 3 and blower 9 never, but at the same time run exactly in push-pull. Therefore, while the refrigerant circuit is running, slow air flows that may be caused by convection occur in the refrigerator compartment, so that the effectiveness of the evaporator 5 is the same as if the fan 9 were not present. The evaporator 5 can therefore have a large area, and there is no danger that an unskillful distribution of refrigerated goods in the refrigerator compartment 1 will largely block and render the evaporator 5 ineffective. On the other hand, whenever the compressor 3 is switched off, the fan 9 runs, so that undesirable dewing of storage surfaces and refrigerated goods in the cooling compartment 1 is effectively avoided.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kältegeräts ist der Schalter 8 durch eine Steuereinheit 10 ersetzt. Diese Steuereinheit 10 nimmt zusammen mit einem im Kühlfach 1 angeordneten Temperatursensor 7 die Funktion des Thermostaten 7 und des Schalters 8 der Ausgestaltung aus Fig. 1 war. Zusätzlich ist die Steuerein- heit 10 aber noch mit einem Außentemperatursensor 12 und/oder einem Gefrierfach- Temperatursensor 13 verbunden. Da nicht beide Temperatursensoren 12, 13 gleichzeitig vorhanden sein müssen, sind die Verbindungen zwischen diesen Sensoren und der Steuereinheit 10 in der Fig. gestrichelt dargestellt.In the embodiment of a refrigeration device according to the invention shown in FIG. 2, the switch 8 is replaced by a control unit 10. This control unit 10, together with a temperature sensor 7 arranged in the cooling compartment 1, performs the function of the thermostat 7 and the switch 8 of the embodiment from FIG. 1. In addition, the control unit 10 is also connected to an outside temperature sensor 12 and / or a freezer compartment temperature sensor 13. Since both temperature sensors 12, 13 need not be present at the same time, the connections between these sensors and the control unit 10 are shown in dashed lines in the figure.
Es wird zunächst die Variante betrachtet, bei der der Kühlfachtemperatursensor 7 und der Außentemperatursensor 12 vorhanden sind.The variant is first considered in which the refrigerator compartment temperature sensor 7 and the outside temperature sensor 12 are present.
Fig. 3 zeigt für diese Ausgestaltung schematisch Lauf- und Standphasen des Kaltemittelkreislaufs (Zeile a) und des Gebläses (Zeile b) für drei unterschiedliche vom Sensor 12 erfasste Außentemperaturwerte Ta, Tb, Tc, dargestellt in Zeile c.3 schematically shows running and standing phases of the refrigerant circuit (line a) and the blower (line b) for three different outside temperature values Ta, Tb, Tc, as shown in line c, for this embodiment.
Im Falle einer niedrigen Außentemperatur Ta ist der Wärmeeintrag von außen in Kühl- und Gefrierfach gering, und die Zeitabstände zwischen aufeinanderfolgenden Laufphasen des Verdichters 3 sind relativ groß. Um in dieser Situation eine ausreichende Kühlung auch des Gefrierfachs zu gewährleisten, soll die nötige Verdichterlaufzeit nicht noch zusätzlich durch Laufen des Gebläses 9 verkürzt werden. Gebläse und Verdichter laufen daher exakt im Gegentakt.In the case of a low outside temperature Ta, the heat input from the outside in the refrigerator and freezer compartment is small, and the time intervals between successive running phases of the compressor 3 are relatively large. In order to ensure sufficient cooling of the freezer compartment in this situation, the necessary compressor running time should not be shortened additionally by running the fan 9. Blowers and compressors therefore run exactly in push-pull.
Im Falle einer höheren Außentemperatur Tb verkürzt sich der Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgenden Laufphasen des Verdichters, und der Anteil der Verdichter-Laufphasen an der Gesamtbetriebszeit des Kältegeräts nimmt zu. Der Kühlungsbedarf des Gefrierfachs 2 nimmt aber nicht im gleichen Maße zu wie der des Kühlfachs, so dass bei einer zu langen Laufzeit des Verdichters die Gefahr einer Unterkühlung des Gefrierfachs 2 be- steht. Diese Gefahr wird hier jedoch dadurch vermieden, dass während der Laufphasen des Verdichters 3 das Gebläse mit einem Tastverhältnis d ein- und ausgeschaltet wird, wobei der genaue Zahlenwert des Tastverhältnisses d von dem Wert der gemessenen Außentemperatur abhängt. Durch den zeitweiligen Gebläsebetrieb in den Laufphasen des Verdichters 3 verkürzen sich diese, so dass der Kälteeintrag in das Gefrierfach 2 einen geeigneten Wert annimmt.In the case of a higher outside temperature Tb, the time interval between successive running phases of the compressor shortens and the proportion of the compressor running phases in the total operating time of the refrigeration device increases. However, the cooling requirement of the freezer compartment 2 does not increase to the same extent as that of the refrigerator compartment, so that if the compressor runs too long, there is a risk of the freezer compartment 2 being undercooled. This danger is avoided here, however, in that the blower is switched on and off with a pulse duty factor d during the running phases of the compressor 3, the exact numerical value of the pulse duty factor d depending on the value of the measured outside temperature. Due to the temporary blower operation in the running phases of the compressor 3, these are shortened, so that the cold entry into the freezer compartment 2 assumes a suitable value.
Im Falle einer abermals höheren Außentemperatur Tc kann dieses Tastverhältnis d schließlich den Wert 1 erreichen, d.h. das Gebläse 9 läuft durchgehend, unabhängig davon, ob der Verdichter 3 läuft oder nicht.If the outside temperature Tc is again higher, this duty cycle d can finally reach the value 1, i.e. the blower 9 runs continuously, regardless of whether the compressor 3 is running or not.
Geeignete Werte für d als Funktion der Außentemperatur können experimentell ermittelt und z.B. in Form einer Tabelle in der Steuereinheit 10 abgespeichert sein.Suitable values for d as a function of the outside temperature can be determined experimentally and e.g. be stored in the form of a table in the control unit 10.
Ein alternatives Betriebsverfahren, das in einem Kältegerät mit Gefrierfach- Temperatursensor 13 durchführbar ist, wird anhand des Flussdiagramms von Fig. 4 beschrieben. Zunächst wird in Schritt S1 ein Startwert d0 für das Tastverhältnis d festgelegt. Dieser Wert kann willkürlich gewählt sein, da er im Laufe des Betriebs des Kältegeräts gegen einen günstigen Wert konvergiert.An alternative operating method that can be carried out in a refrigerator with a freezer compartment temperature sensor 13 is described with reference to the flow chart of FIG. 4. First, a starting value d 0 is determined for the duty cycle d in step S1. This value can be chosen arbitrarily, since it converges to a favorable value during the operation of the refrigerator.
Wenn eine Überprüfung S2 der Kühlfachtemperatur T^ ergibt, dass diese einen oberen Rand T eines zulässigen Temperaturintervalls überschreitet, so schaltet die Steuereinheit 10 den Kältemittelkreislauf ein (S3); gleichzeitig wird das Gebläse 9 mit dem festgelegten Tastverhältnis d betrieben (S4). Dies wird so lange fortgesetzt, bis eine Überprü- fung S5 ergibt, dass die Temperatur Ti die untere Grenze f des zulässigen Temperaturintervalls des Kühlfachs 1 erreicht oder unterschritten hat.If a check S2 of the refrigerator compartment temperature T ^ shows that it exceeds an upper limit T of a permissible temperature interval, the control unit 10 switches on the refrigerant circuit (S3); at the same time, the fan 9 is operated with the defined duty cycle d (S4). This continues until a review S5 shows that the temperature Ti has reached or fallen below the lower limit f of the permissible temperature interval of the cooling compartment 1.
Anschließend wird geprüft, ob auch die Temperatur T2 des Gefrierfachs 2 im zulässigen Intervall liegt. Ist dessen obere Grenze T2 + überschritten (S6), so zeigt dies, dass das Ge- frierfach 2 nicht ausreichend mit Kälte versorgt wird, und dass daher längere Laufzeiten des Kaltemittelkreislaufs wünschenswert wären. Folglich wird in Schritt S7 das Tastverhältnis d dekrementiert, um genau dies zu erreichen. Stellt sich umgekehrt in Schritt S8 heraus, dass die Temperatur T2 die untere Grenze T2 " des zulässigen Intervalls unterschreitet, so wird in Schritt S9 das Tastverhältnis d inkrementiert. Wenn die Temperatur T2 im Intervall [T2 ", T2 +] liegt, so ist das Tastverhältnis d korrekt und bleibt unverändert.It is then checked whether the temperature T 2 of the freezer compartment 2 is within the permissible interval. If its upper limit T 2 + is exceeded (S6), this shows that the freezer compartment 2 is not adequately supplied with cold and that longer running times of the refrigerant circuit would therefore be desirable. Consequently, the duty cycle d is decremented in step S7 in order to achieve exactly this. Conversely, if it turns out in step S8 that the temperature T 2 falls below the lower limit T 2 "of the permissible interval, the pulse duty factor d is incremented in step S9. If the temperature T 2 in the interval [T 2 " , T 2 + ] , the duty cycle d is correct and remains unchanged.
Anschließend kehrt die Steuerung zu Schritt S2 zurück. Auf diese Weise konvergiert im Verlauf mehrerer Laufphasen des Kaltemittelkreislaufs das Tastverhältnis d gegen einen Wert, der eine angemessene Kühlung des Gefrierfachs gewährleistet, und wenn sich z.B. in Folge einer Veränderung der Umgebungstemperatur der Kühlungsbedarf des Gefrierfachs ändert, so wird das Tastverhältnis d diesem veränderten Bedarf automatisch angeglichen.Control then returns to step S2. In this way, in the course of several running phases of the refrigerant circuit, the pulse duty factor d converges to a value which ensures adequate cooling of the freezer compartment, and if e.g. the cooling requirement of the freezer compartment changes as a result of a change in the ambient temperature, the duty cycle d is automatically adjusted to this changed requirement.
Die Schrittweite der Inkrementierung oder Dekrementierung in Schritt S9 bzw. S7 kann proportional zur Differenz zwischen T2 und einer Temperatur im Intervall [T2 ", T2 +], z.B. (T2 "+T2 +)/2, festgelegt werden, um so bei starken Sollabweichungen eine schnelle Konvergenz von d und bei kleinen Sollabweichungen eine feinfühlige Regelung, die nicht zu Oszillationen von d führt, zu erreichen.The increment or increment in step S9 or S7 can be set in proportion to the difference between T 2 and a temperature in the interval [T 2 " , T 2 + ], for example (T 2 " + T 2 + ) / 2, in order to achieve a rapid convergence of d in the case of strong set deviations and a sensitive control in the case of small set deviations, which does not lead to oscillations of d.
Selbstverständlich ist es auch möglich, das Kältegerät sowohl mit dem Außentemperatursensor 12 als auch mit dem Gefrierfachtemperatursensor 13 auszustatten. Dies erlaubt es, jeweils für einzelne Werte der Außentemperatur eine Anpassung des Tastverhältnisses d mit dem in Fig. 4 gezeigten Verfahren durchzuführen und die so für unterschiedliche Außentemperaturen erhaltenen Werte des Tastverhältnisses in der Steuereinheit 10 zu speichern. So kann die Steuereinheit 10 bei einer Änderung der Außentemperatur jeweils, so bald diese erfasst wird, das für diese Außentemperatur angemessene Tastverhältnis d einstellen und auf diese Weise eine schnellere Regelung der Gefrierfachtemperatur erreichen. Of course, it is also possible to equip the refrigerator with both the outside temperature sensor 12 and the freezer compartment temperature sensor 13. This makes it possible to adapt the pulse duty factor d for individual values of the outside temperature using the method shown in FIG. 4 and to store the values of the pulse duty factor thus obtained for different outside temperatures in the control unit 10. Thus, when the outside temperature changes, as soon as it is detected, the control unit 10 can set the appropriate duty cycle d for this outside temperature and in this way achieve a faster control of the freezer compartment temperature.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben eines Kältegeräts mit zwei durch in einem gemeinsa- men Kältemittelkreislauf (3, 4, 5, 6) angeordnete Verdampfer (4, 5) gekühlten1. Method for operating a refrigeration device with two evaporators (4, 5) cooled in a common refrigerant circuit (3, 4, 5, 6)
Temperaturzonen (1 , 2), von denen eine erste (1) mit einem Gebläse (9) ausgerüstet ist, bei dem zum Halten der Temperaturen der Temperaturzonen (1 , 2) in ihren jeweiligen Sollbereichen der Kältemittelkreislauf (3, 4, 5, 6) abhängig von einer in einer der Temperaturzonen gemessenen Temperatur intermittierend be- trieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (9) intermittierend betrieben wird, und dass Lauf- und Standphasen des Kaltemittelkreislaufs (3, 4, 5, 6) und des Gebläses (9) so festgelegt werden, dass Laufphasen des Kaltemittelkreislaufs (3, 4, 5, 6) wenigstens teilweise mit Standphasen des Gebläses (9) zusammenfallen.Temperature zones (1, 2), of which a first one (1) is equipped with a blower (9), in which the refrigerant circuit (3, 4, 5, 6) holds the temperatures of the temperature zones (1, 2) in their respective desired ranges ) is operated intermittently depending on a temperature measured in one of the temperature zones, characterized in that the blower (9) is operated intermittently, and that running and stationary phases of the refrigerant circuit (3, 4, 5, 6) and of the blower ( 9) are determined such that running phases of the refrigerant circuit (3, 4, 5, 6) at least partially coincide with standing phases of the blower (9).
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass ferner Laufphasen des Gebläses (9) wenigstens teilweise mit Standphasen des Kaltemittelkreislaufs (3, 4, 5, 6) zusammenfallen.2. The method according to claim 1, characterized in that the running phases of the blower (9) at least partially coincide with the standing phases of the refrigerant circuit (3, 4, 5, 6).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the fan
(9) nur in Standphasen des Kaltemittelkreislaufs (3, 4, 5, 6) läuft.(9) only runs when the refrigerant circuit (3, 4, 5, 6) is stationary.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an der Betriebszeit des Kältegeräts, in dem Gebläse (9) und Kältemittelkreislauf (3, 4, 5, 6) gleichzeitig laufen, in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the portion of the operating time of the refrigerator, in the fan (9) and refrigerant circuit (3, 4, 5, 6) run simultaneously, depending on the ambient temperature of the
Kältegeräts festgelegt wird.Refrigeration unit is set.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil um so größer festgelegt wird, je höher die Umgebungstemperatur ist5. The method according to claim 4, characterized in that the proportion is set the greater, the higher the ambient temperature
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Laufphasen des Kaltemittelkreislaufs anhand einer in einer der Temperaturzonen (1) gemessenen Temperatur festgelegt wird, und dass der6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the duration of the running phases of the refrigerant circuit using one in one of the temperature zones (1) measured temperature and that the
Anteil an der Betriebszeit des Kältegeräts, in dem Gebläse (9) und Kältemittelkreislauf (3, 4, 5, 6) gleichzeitig laufen, in Abhängigkeit von einer in der jeweils anderen Temperaturzone (2) gemessenen Temperatur festgelegt wird.Proportion of the operating time of the refrigeration device in which the blower (9) and the refrigerant circuit (3, 4, 5, 6) run at the same time, depending on a temperature measured in the other temperature zone (2).
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperaturzone (2) einen niedrigeren Temperatur-Sollbereich als die erste Temperaturzone (1) hat, und dass der Anteil um so kleiner festgelegt wird, je höher die in der zweiten Temperaturzone (2) gemessene Temperatur ist.7. The method according to claim 6, characterized in that the second temperature zone (2) has a lower target temperature range than the first temperature zone (1), and that the proportion is set the smaller, the higher that in the second temperature zone (2 ) is the measured temperature.
8. Kältegerät mit zwei durch in einem gemeinsamen Kältemittelkreislauf (3, 4, 5, 6) angeordnete Verdampfer (4, 5) gekühlten Temperaturzonen (1 , 2), von denen eine erste (1) mit einem Gebläse (9) ausgerüstet ist, und einer Steuereinrichtung (8, 10), die zum Halten der Temperaturen der Temperaturzonen (1 , 2) in ihren jeweiligen Sollbereichen den Kältemittelkreislauf (3, 4, 5, 6) abhängig von einer in einer der Temperaturzonen (1) gemessenen Temperatur intermittierend betreibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8, 10) das Gebläse (9) intermittierend betreibt, so dass Laufphasen des Kaltemittelkreislaufs (3, 4, 5, 6) wenigstens teilweise mit Standphasen des Gebläses (9) zusammenfallen.8. refrigeration device with two temperature zones (1, 2) cooled by evaporators (4, 5) arranged in a common refrigerant circuit (3, 4, 5, 6), of which a first (1) is equipped with a blower (9), and a control device (8, 10) which operates the refrigerant circuit (3, 4, 5, 6) intermittently to maintain the temperatures of the temperature zones (1, 2) in their respective desired ranges depending on a temperature measured in one of the temperature zones (1) , characterized in that the control device (8, 10) operates the fan (9) intermittently, so that running phases of the refrigerant circuit (3, 4, 5, 6) at least partially coincide with stationary phases of the fan (9).
9. Kältegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (12) zum9. Refrigerating appliance according to claim 8, characterized in that a sensor (12) for
Erfassen der Umgebungstemperatur des Kältegeräts mit der Steuereinrichtung (10) verbunden ist.Detecting the ambient temperature of the refrigerator is connected to the control device (10).
10. Kältegerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Sensor (7, 13) zum Erfassen der Temperatur in jeder der Temperaturzonen (1 , 2) mit der Steuereinrichtung (10) verbunden ist. 10. The refrigerator according to claim 8 or 9, characterized in that in each case a sensor (7, 13) for detecting the temperature in each of the temperature zones (1, 2) is connected to the control device (10).
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